KR100322009B1 - Power supply device of computer system comprising backplane boards - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A power supply device of a computer system comprising backplane boards is provided to improve a reliability of a power unit by manufacturing a power supply terminal and a ground terminal of the power unit on a backplane board, connecting the terminals through a cable, thereby connecting power units on each backplane in a system comprising many identical backplane boards. CONSTITUTION: Two power units are mounted on each backplane board. Power supply terminals are formed in the power units. Ground terminals are formed in the power units mounted on the each backplane board. The power supply terminals and the ground terminals are connected in serial through a cable. The power unit includes a power source converter for converting an input power source, and a reference power source being supplied from a device of the backplane. A trouble sensing logic unit inputs an output power source of the power source converter as a comparison power source. The trouble sensing logic unit compares the reference power source, and generates a trouble signal of the power unit in accordance with the comparison result.

Description

백플레인 보드들로 구성되는 컴퓨터 시스템의 전원공급장치Power supply for computer system consisting of backplane boards

본 발명은 시스템의 백플레인 상에 전원장치를 연결하는 방법에 관한 것으로, 특히 무정지형 컴퓨터 시스템에서 전원장치를 가지는 동일 백플레인을 여러개 사용하여 시스템을 구성하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for connecting a power supply to a backplane of a system, and more particularly, to an apparatus for configuring a system using a plurality of identical backplanes having a power supply in a nonstop computer system.

도 1은 종래의 컴퓨터 시스템에서 백플레인 상에 전원장치를 연결하는 구성을 도시하는 도면이고, 도 2는 상기 전원장치의 구성을 도시하는 도면이다.1 is a view showing a configuration for connecting a power supply on the backplane in a conventional computer system, Figure 2 is a view showing the configuration of the power supply.

상기 도 1 및 도 2를 참조하여, 종래의 무정지형(fault tolerant) 컴퓨터 시스템에서의 전원장치를 설명한다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이 백플레인에 전원을 공급하기 위한 전원장치가 백플레인당 2개(n+1개념)가 연결된다. 상기 두 개의 전원장치(10, 20)는 병렬구조로 연결되어 만약 어느 하나가 고장 나더라도 나머지전원장치에 의해 그 백플레인 보드에는 전원이 공급되어 백플레인 보드상의 모든 디바이스들은 정상동작이 가능하도록 되어 있다. 또한 각 전원장치(10, 20)의 고장 여부를 검사하기 위해 상기 병렬로 연결된 전원과 각 전원장치(10, 20)상의 전원 변환기의 출력전원 부분을 고장 감지 로직부(13, 23)에서 비교하여 전원 변환기(11, 21)의 고장시 변환기 고장 신호(17, 27)를 만들어 낸다. 이때 상기 고장 감지 로직부(13, 23)에 공급되는 전원도 병렬로 연결되어 외부 디바이스에 사용되는 전원과 같은 전원을 사용한다. 여기서 상기 고장감지로직부(13, 23)로 각각 백플레인 상의 디바이스로부터부터 공급되는 전원을 기준전원으로 입력하고, 각각 대응되는 전원변환기(11, 21)에서 출력되는 출력전원(16, 26)을 각각 비교전원으로 입력한다. 따라서 상기 고장감지로직부(13, 23)은 상기 기준전원과 각각 입력되는 비교전원을 비교하여, 상기 비교전원이 설정된 기준전원 보다 작을 때 변환기 고장신호를 발생하게 된다. 그러면 도시하지 않은 시스템의 제어부는 해당 전원장치의 고장 상태를 감지하고 전원장치를 절환하게 된다.1 and 2, a power supply in a conventional fault tolerant computer system will be described. As shown in FIG. 1, two power supply devices for supplying power to the backplane are connected to each backplane (n + 1 concepts). The two power supplies 10 and 20 are connected in a parallel structure so that even if one of them fails, power is supplied to the backplane board by the remaining power supplies so that all devices on the backplane board can operate normally. In addition, the fault detection logic unit 13 and 23 compares the power connected in parallel with the output power of the power converter on each power supply unit 10 or 20 to check whether the power supply units 10 and 20 fail. In case of failure of the power converters 11 and 21, converter failure signals 17 and 27 are generated. At this time, the power supplied to the failure detection logic unit 13 and 23 is also connected in parallel to use the same power as the power used for the external device. Here, input the power supplied from the device on the backplane to the fault detection logic unit 13 and 23 as the reference power, respectively, and output power 16 and 26 output from the corresponding power converters 11 and 21, respectively. Input to comparison power source. Accordingly, the failure detection logic unit 13 and 23 compare the reference power with the comparison power input respectively, and generate a converter failure signal when the comparison power is smaller than the set reference power. Then, the control unit of the system (not shown) detects a failure state of the corresponding power supply and switches the power supply.

예를 들어, 전원 변환기(11)이 고장이나고 전원 변환기(21)가 정상동작하는 경우 출력 전원(16)은 정상이 아니고 기준전원을 출력 전원(26)에 의해 정상전압을 유지하고 있기 때문에, 고장 감지 로직부(13)에서 전원 변환기 고장신호(17)가 발생된다. 여기에서 변환기 보호 로직은 역전류에 의한 전원 변환기의 고장을 방지하기 위한 로직이다.For example, when the power converter 11 fails and the power converter 21 operates normally, the output power source 16 is not normal, and the reference power source maintains the normal voltage by the output power source 26. The failure detection logic unit 13 generates a power converter failure signal 17. Here, the converter protection logic is logic to prevent the failure of the power converter by the reverse current.

시스템 구성 측면에서 살펴보면, 상기와 같은 구조의 백플레인을 여러개 사용하는 경우는 많이 있다. 흔한 예로 디스크 백플레인과 같은 것이 있다. 종래의무정지형 내성 컴퓨터 시스템에서는 이들 여러 백플레인에 있는 전력의 출력을 백플레인간에 개별적으로 사용하고 있다. 즉, 각 백플레인에 있는 전원장치의 출력 전원은 그 모듈이 꽃혀 있는 백플레인에만 연결이 되어 있고 백플레인 간의 전력 전원은 전기적으로 연결되어 있지 않다. 이로인한 단점을 살펴보면 다음과 같다.In terms of system configuration, there are many cases where multiple backplanes have the same structure. Common examples are disk backplanes. Conventional, fault-tolerant computer systems use the power output from these various backplanes separately between the backplanes. That is, the output power of the power supply in each backplane is connected only to the backplane where the module is flowered, and the power power between the backplanes is not electrically connected. The disadvantages of this are as follows.

먼저 상기와 같은 시스템은 전원장치의 리던던시(redundency)를 위해 많은 수의 전원장치를 필요로 한다. 만약 n개의 백플레인으로 시스템을 구성한다면 2n개의 전원장치가 필요하게 된다.First, such a system requires a large number of power supplies for redundancy of the power supplies. If you configure your system with n backplanes, you will need 2n power supplies.

두 번째로 만약 한 백플레인 보드의 두 전원장치들이 모두 고장이 나는 경우 그 백플레인의 디바이스들은 모두 정상동작이 되지 못하며, 또한 전원장치 내부의 전원 고장감지 로직에도 전원 공급이 중단되어 고장 감지가 제대로 이루어지지 못하여 시스템 운용에 문제가 생길 수 있다.Secondly, if both power supplies on a backplane board fail, the devices on the backplane cannot all operate normally. Also, the power failure detection logic inside the power supply stops the power supply so that failure detection is not properly performed. Failure to do so may cause problems with system operation.

따라서 본 발명의 목적은 여러 개의 동일한 백플레인 보드를 이용하여 구성되는 시스템에서 동일 백플레인 상에 전원장치의 전원공급단자 및 접지단자를 만들고 이들 단자를 케이블로 연결하여 각 백플레인 상의 전원장치를 연결하여 전원장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to create a power supply terminal and a ground terminal of the power supply on the same backplane in a system configured using a plurality of the same backplane board and to connect the power supply device on each backplane by connecting these terminals to the power supply In providing a device that can improve the reliability of the.

도 1 은 종래 기술에 의한 백플레인 상의 전원장치 구성도1 is a block diagram of a power supply on a backplane according to the prior art

도 2 는 백플레인 상에 삽입되는 전원장치의 블록 구성을 도시하는 도면2 is a block diagram of a power supply inserted into a backplane.

도 3 은 본 발명의 실시예에 의한 백플레인 상의 전원장치 연결을 도시하는 도면3 is a diagram illustrating a power supply connection on a backplane according to an embodiment of the present invention.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전원장치의 효율화 및 안정화 방법의 바람직한 일 실시예는,One embodiment of the efficiency and stabilization method of the power supply apparatus according to the present invention for achieving the above object is,

n개의 백플레인 보드와,n backplane boards,

상기 각 백플레인 보드마다 설치된 두 개의 전원장치들과,Two power supplies installed on each backplane board,

상기 각 백플레인 보드마다 설치된 두 개의 상기 전원장치들에 형성되는 전원공급단자들과,Power supply terminals formed on the two power devices installed in each of the backplane boards;

상기 각 백플레인 보드마다 설치된 두 개의 상기 전원장치들에 형성되는 접지 단자들로 구성되고, 상기 각 백플레인 보드의 상기 전원공급단자들을 케이블로 직렬 연결하고, 상기 접지단자들을 케이블로 직렬연결하며,Comprising two grounding terminals formed on the two power supply units installed for each of the backplane boards, the power supply terminals of each backplane board in series with a cable, the ground terminal in series with a cable,

상기 전원장치가,The power supply unit,

엽력전원을 변환하는 전원변환기와,With a power converter converting leaf power,

백플레인의 디바이스로부터 공급되는 기준전원과,A reference power source supplied from a device on the backplane,

상기 전원변환기의 출력전원을 비교전원으로 입력하여 상기 기준전원과 비교하며, 상기 비교결과에 따라 상기 전원장치의 고장신호를 발생하는 고장감지로직부로 구성된 것을 특징으로 한다.The output power of the power converter is input as a comparison power source and compared with the reference power source, and characterized in that the failure detection logic unit for generating a failure signal of the power supply device according to the comparison result.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백플레인 상의 전원장치들의 연결 관계를 도시하고 있다. 상기 도 3을 살펴보면, n개의 백플레인 보드와, 상기 각 백플레인 보드마다 설치된 두 개의 전원장치들과, 상기 각 백플레인 보드마다 설치된 두 개의 상기 전원장치들에 형성되는 전원공급단자들로 이루어지며, 상기 각 백플레인 보드마다 설치된 두 개의 상기 전원장치들에 형성되는 접지 단자들로 구성되고, 상기 각 백플레인 보드의 상기 전원공급단자들이 케이블로 직렬 연결되고, 상기 접지 단자들이 케이블로 직렬연결된다.3 illustrates a connection relationship of power supplies on a backplane according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, n backplane boards, two power supply units installed in each backplane board, and power supply terminals formed in the two power supply units installed in each backplane board, respectively, Each of the backplane boards includes ground terminals formed on two power supplies, wherein the power supply terminals of each of the backplane boards are connected in series by cables, and the ground terminals are connected in series by cables.

또한 본 발명의 실시예에 따른 전원장치의 구성은 도 2와 동일한 구성을 가지며, 참조부호도 동일하다.In addition, the configuration of the power supply apparatus according to the embodiment of the present invention has the same configuration as in Fig. 2, the same reference numerals.

상기 도 3 및 도 2를 참조하면 무정지형 컴퓨터 시스템에 쓰이는 백플레인 보드는 전원공급자단자인 + 단자와 접지 단자를 각각 2개씩 구비하며, 이들 단자들중 +단자들은 케이블을 이용하여 직렬 연결하고, 또한 접지단자를 케이블을 이용하여 직렬 연결하는 구조로 되어 있다. 상기와 같은 구조를 가지는 전원장치의 구성 방법은 백플레인 상에 배치되는 전원장치의 수를 줄일 수 있으며, 또한 시스템 전원의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.3 and 2, the backplane board used in the non-stop computer system includes two + terminals, which are power supply terminals, and two ground terminals, respectively, of which + terminals are connected in series using a cable. It is designed to connect the ground terminal in series with a cable. The method of configuring the power supply device having the above structure can reduce the number of power supply devices disposed on the backplane, and also improve the safety and reliability of the system power supply.

먼저 전원장치의 수를 줄일 수 있는 특징을 살펴보면, 2개의 백플레인 보드를 사용하는 경우를 가정하면, 백플레인 보드가 두 개이므로 n+1 리던던시(여분)을 고려한 전원장치들의 수는 3개면 된다. 즉, 종래에는 하나의 백플레인 보드에 2개의 전원장치를 사용하여야 하므로 총 1개의 전원장치들이 필요하였지만, 본 발명의 실시예에서는 3개의 전원장치들만 있으면 된다. 따라서 n개의 백플레인 보드를 사용하는 경우에, 종래에는 2n(n=백플레인 보드의 수)개의 전원장치가 필요 했으나, 본 발명의 경우는 n+1개가 필요하므로, 2n - (n+1)개 만큼의 전원장치 수를 절감할 수 있다. 상기 n+1에서 "n"은 백플레인 보드의 수이고, "1"은 리던던시 전원장치이다. 따라서 상기 "n+1"의 의미는 n개의 백플레인보드에 1개의 리던던신 전원장치를 사용하는 경우를 의미한다. 따라서 상기 리던던시 전원장치의 수를 필요에 따라 확장할 수 있다. 상기한 바와 같이 본건출원의 실시예에 따르면 백플레인을 많이 쓸수록 전원장치의 절감효과가 커진다.First, the characteristics of reducing the number of power supplies, assuming that two backplane boards are used, since there are two backplane boards, the number of power supplies considering n + 1 redundancy (extra) needs to be three. That is, in the related art, two power supplies are required for one backplane board, so a total of one power supply is required, but only three power supplies are required in the embodiment of the present invention. Therefore, in the case of using n backplane boards, conventionally, 2n (n = number of backplane boards) power supplies were needed, but in the case of the present invention, since n + 1 is required, as much as 2n-(n + 1) Can reduce the number of power supplies. In n + 1, "n" is the number of backplane boards, and "1" is a redundancy power supply. Therefore, the meaning of "n + 1" means a case where one redundant power supply unit is used for n backplane boards. Thus, the number of redundant power supplies can be expanded as needed. As described above, according to the embodiment of the present application, the more the backplane is used, the greater the savings of the power supply apparatus.

두 번째로 전원장치의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 특징을 살펴보면, 하나의 백플레인 보드에 2개의 전원장치를 사용하는 경우 상기 2개의 전원장치를 모두에 고장이 발생되던 해당 백플레인 보드에 전원을 공급할 수 없게 된다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면 적어도 2개 이상의 백플레인 보드들을 사용하고 상기 전원장치들은 n+1개가 아닌 n+2개를 사용하면, 한 백플레인 상의 전원장치가 고장이 나더라도 다른 백플레인 보드의 리던던시 전원장치를 이용하여 두 백플레인을 필요로 하는 전원을 계속 공급할 수 있다. 즉, 5개의 백플레인 보드들에 7개의 전원장치들을 배치하여 사용하는 경우, 임의 백플레인보드 상에 배치된 전원장치들의 고장이 발생되더라도 리던던시 전원장치를 이용하여 고장이 발생된 백플레인 보드에 전원을 공급할 수 있다. 즉, n+2 리던던시(여분)를 적용하면 백플레인 보드를 상의 어느 위치에 있는 전원장치 2개가 고장 나더라도 모든 디바이스들은 전원을 공급받을 수 있으므로 정상동작이 가능하다. 또한 한 백플레인의 전원장치 2개가 모두 고장 나더라도 이들 두 전력의 고장 감지 로직에는 다른 백플레인 모드로부터 전원이 공급되므로 고장 상태가 정확히 보고되어 시스템 운용에도 문제가 없게되고, n+1의 경우보다 2배의 안정성을 확보하게 된다.Secondly, the characteristics of improving the stability and reliability of the power supply unit are described. When two power supply units are used on one backplane board, the two power supply units may supply power to the corresponding backplane board which has failed. It becomes impossible. However, in accordance with an embodiment of the present invention, if at least two backplane boards are used and the power supplies use n + 2 instead of n + 1, the redundancy power supply of the other backplane board even if the power supply on one backplane fails. The device can continue to provide power for both backplanes. That is, when seven power supplies are placed and used on five backplane boards, even if a failure of the power supplies disposed on any backplane board occurs, the redundant backplane board can be used to supply power to the failed backplane board. have. In other words, if n + 2 redundancy (extra) is applied, all devices can be powered even if two power supply devices in any position on the backplane board fail, so normal operation is possible. In addition, even if both power supplies in one backplane fail, the fault detection logic for these two powers is powered from the other backplane mode, so the fault condition is correctly reported so that there is no problem with system operation. The stability of the will be secured.

따라서 상기한 바와 같이 n개의 백플레임 보드를 사요아는 시스템에서 n+m개(여기서 n은 백플레인 보드의 수이고, m은 리던던시(여분) 전원장치의 수를 의미함)의 전원장치들을 사용하는 경우, n+1의 경우보다 m배의 안정성을 확보하게 된다.Therefore, as described above, if you use n backplane boards, you have n + m power supplies in your system, where n is the number of backplane boards and m is the number of redundant power supplies. , n-times more stable than the case of n + 1.

상술한 바와 같이 안정성과 비용을 고려하여 시스템의 백플레임 보드를 구성하면, 백플레인 보드에 전원을 공급하는 전원장치의 수를 절감할 수 있으며, 또한 시스템의 전원 관련 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, if the backplane board of the system is configured in consideration of stability and cost, the number of power supplies for supplying power to the backplane board can be reduced and the power related stability and reliability of the system can be improved. There is this.

Claims (1)

n개의 백플레인 보드들을 구비하는 컴퓨터 시스템의 전원공급장치에 있어서,A power supply for a computer system having n backplane boards, 상기 백플레인 보드들이,The backplane boards, 상기 각 백플레인 보드마다 설치된 두 개의 전원장치들과,Two power supplies installed on each backplane board, 상기 각 백플레인 보드마다 설치된 두 개의 상기 전원장치들에 형성되는 전원공급단자들과,Power supply terminals formed on the two power devices installed in each of the backplane boards; 상기 각 백플레인 보드마다 설치된 두 개의 상기 전원장치들에 형성되는 접지 단자들로 구성되어, 상기 각 백플레인 보드의 상기 전원공급단자들이 케이블로 직렬 연결되고 상기 접지단자들을 케이블로 직렬연결되는 구성을 가지며,Each of the backplane boards includes ground terminals formed on the two power supply units, wherein the power supply terminals of the respective backplane boards are connected in series by cables, and the ground terminals are connected in series by cables. 상기 전원장치가,The power supply unit, 입력전원을 변환하는 전원변환기와,With a power converter to convert the input power, 백플레인의 디바이스로부터 공급되는 기준전원과,A reference power source supplied from a device on the backplane, 상기 전원변환기의 출력전원을 비교전원으로 입력하여 상기 기준전원과 비교하며, 상기 비교결과에 따라 상기 전원장치의 고장신호를 발생하는 고장감지로직부로 구성된 것을 특징으로 하는 전원공급장치.And a failure detection logic unit configured to input the output power of the power converter as a comparison power source and compare it with the reference power source, and generate a failure signal of the power source device according to the comparison result.
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